第52讲 分子动理论 内能 固体和液体(举一反三讲义)2027年高考物理一轮复习举一反三系列
2026-07-09
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精品
内容正文:
第52讲 分子动理论、内能、固体和液体
目录
1
5
考点一 微观量的估算 5
考向1:液体或固体微观量的估算 6
考向2:气体微观量的估算 6
考点二 布朗运动与分子热运动 7
考向1:布朗运动、扩散运动与热运动 8
考向2:分子速率的分布规律与气体压强的微观解释 9
考点三 分子间的作用力和内能 11
考向1:分子力、分子势能随分子间距的变化规律 11
考向2:内能的微观解释 12
考点四 固体和液体的性质 15
考向1:晶体和非晶体 16
考向2:液体 16
19
基础巩固练 19
综合提升练 25
核心考点
1.分子动理论:
物质由大量分子组成:分子直径数量级10-10m,阿伏加德罗常数NA≈6.02×10²³/mol,是联系微观与宏观的桥梁。
分子热运动:
扩散现象:分子永不停息的无规则运动。温度越高,扩散越快。
布朗运动:悬浮颗粒的无规则运动,是液体分子撞击不平衡的宏观表现。颗粒越小、温度越高,运动越明显。布朗运动不是分子的运动。
分子间的作用力:
引力和斥力同时存在,都随距离r的变化而变化。
分子动能:分子热运动的平均动能,取决于温度。
分子势能:由分子间相对位置决定的势能,与分子间距离r有关。
2.内能:
定义:物体中所有分子热运动的分子动能和分子势能的总和。
决定因素:质量(分子数)、温度(平均动能)、体积(分子势能)和物态。
理想气体的内能:只与温度有关,与体积无关(因为忽略分子间作用力,无分子势能)。
3.固体与液体。
考情透析
1.题型与难度:主要出现在选择题或填空题中。难度基础→中档,属于识记与理解为主的章节,是容易得分的部分。
2.命题规律:
高频考查:
阿伏加德罗常数的应用(求分子直径、质量、体积等)。
布朗运动的理解(“布朗运动是什么”的辨析)。
分子力与分子势能随分子间距r的变化关系图像(F-r图和E_pr图)。
内能的决定因素(特别是理想气体的内能题)。
晶体与非晶体的区别(各向异性/同性、固定熔点)。
表面张力的方向与成因。
常规考法:
直接给出阿伏加德罗常数和宏观量,计算分子直径(球体模型或立方体模型)。
判断题设中描述的现象(如“布朗运动就是水分子的热运动”)是否正确。
比较不同状态下(固态、液态、气态)分子间距离、内能大小等。
创新考法:
与实际生活结合:如PM2.5的运动(布朗运动)、水珠形状(表面张力)、液晶显示器(液晶特性)。
与图像结合:给出分子势能或分子力的随r变化的图像,判断r=r₀的位置和势能最小值对应的状态。
与热力学定律结合:在一个热力学过程中(如等温膨胀),判断内能、分子势能是否变化。
3.考查方向:侧重对微观量与宏观量之间桥梁的理解与简单计算、对布朗运动和分子动理论本质观点的精准辨析、对分子力曲线和分子势能曲线的识图与关键点理解、内能概念的决定因素分析、晶体与非晶体的核心区别识记、表面张力现象的成因分析。
素养对接
1.模型构建与估算思维:用“球体模型”或“立方体模型”估算分子直径,将微观、不可见的分子理想化为刚性小球或小立方体。培养构建理想物理模型并基于此估算的能力。
2.统计与宏观微观联系思维:
温度是大量分子热运动的平均动能的标志,单个分子的动能无意义。
布朗运动是液体分子对悬浮颗粒撞击的统计平均效果。
阿伏加德罗常数是连接宏观量(摩尔质量M、摩尔体积V、密度ρ)与微观量(分子质量m₀、分子体积V₀)的桥梁。培养统计平均的宏观视野和微观→宏观的关联思维。
3.图像分析与推理思维:
分子力F距离r图像:能通过图像判断在某一r值下分子力的表现(引力/斥力/零)和变化趋势。
分子势能E_p距离r图像:能通过图像判断分子势能的最小值点(r=r₀),并能根据r的变化推断分子势能的变化趋势。
4.比较与分类思维:
对比分析晶体、非晶体、液晶的微观结构和宏观性质(各向异性、熔点)。
对比分析液体表面层与内部分子排列疏密的不同,推导出表面张力产生的原因。
学习目标
1.知识目标:
能说出分子动理论的三条基本内容。
能默写阿伏加德罗常数、摩尔质量、摩尔体积、分子质量、分子体积间的换算关系。
能画出分子力F和分子势能Ep随分子间距离r变化的关系曲线,并标出关键点r₀。
能说出内能的定义、决定因素以及理想气体内能与哪些因素有关。
能区分晶体、非晶体、液晶在宏观性质上的核心差异。
能复述液体表面张力的成因、方向及典型实例。
2.能力目标:
估算能力:能利用阿伏加德罗常数进行分子大小、分子质量、分子数密度的简单估算。
概念辨析能力:能准确辨析“布朗运动”与“分子热运动”的区别。
图像分析能力:能根据F-r或E_pr图像,判断分子力或势能随r的变化及分子间距所处的状态。
日常现象解释能力:能运用水表面张力、浸润不浸润、液晶特性等知识解释日常生活中的相关现象(如雨后荷叶上的水珠、脱脂棉易吸水等)。
备考建议
1.牢记“阿伏加德罗常数NA”的微观宏观换算核心公式,这是热学计算题的根基。
注意点:
固体和液体用球体模型时,分子直径d=³√(6V₀/π);用立方体模型时,分子间距d₀=³√V₀。
气体:分子间距远大于分子大小,用上述公式求出的V₀是每个分子平均占有的空间体积(相当于一个立方体盒子),不是分子本身的体积。
2.必须掌握“分子力与分子势能”随距离变化的联立关系,这是图像题的核心。
3.重点辨析“布朗运动”相关概念,这是选择题中常见易错陷阱:
布朗运动是谁的运动?→是悬浮颗粒(如花粉颗粒、碳粒)的无规则运动,不是液体分子。
布朗运动说明什么?→间接反映了液体分子在做永不停息的无规则运动(因为撞击它的正是液体分子)。
颗粒大小影响:颗粒越小,运动越明显(因为液体分子撞击更容易使其受力不均)。
温度影响:温度越高,运动越剧烈。
结论:“布朗运动就是分子的热运动”这句话是错误的。正确的说法是“布朗运动间接反映了液体分子的热运动”。
4.清晰记忆“固体与液体”的核心概念对比,防止混淆:
晶体vs非晶体:核心区别是有无固定的熔点。有固定熔点的是晶体,没有的是非晶体。
单晶体vs多晶体:单晶体是各向异性(如云母片导热性能各向不同);多晶体是各向同性(如金属),但两者都有固定熔点。
表面张力方向:垂直于液面分界线,与液面相切。
浸润vs不浸润:取决于附着层分子受力。附着层分子受固体分子吸引力大于液体内部时,液体会沿固体表面扩散(浸润);反之则缩成球状(不浸润)。
5.强化易错点专项训练:
易错点一:混淆“布朗运动”与“扩散现象”。两者都能说明分子运动,但布朗运动是颗粒运动,扩散是分子直接运动(扩散是指不同物质互相接触时,分子彼此进入对方的现象,是分子运动的最直接证据)。
易错点二:认为“温度高的物体内能一定大”。内能=分子动能(与温度有关)+分子势能(与体积和物态有关)。即使温度高,但若物态、分子数、体积不同,内能不一定大(例如0℃的冰融化成0℃的水,吸收热量,内能增大,但温度不变)。
易错点三:认为“分子间引力和斥力是不同时存在的,或二者平衡是引力消失”。分子间引力和斥力始终同时存在,只是大小随距离变化而表现出某种力为主。r=r₀时,二者大小相等,合力为0,并非斥力或引力消失。
易错点四:混淆气体分子间距与固体/液体分子大小。气体分子间的平均距离很大,是分子大小的几十倍。所以在计算气体分子间距时,用d=³√V₀(其中V₀=Vm/NA),这里V₀是分子平均占有的空间体积,不是分子本身体积。计算出的d是分子间平均距离,不是分子直径。
考点一 微观量的估算
【必备知识回顾】
1.分子的大小
(1)分子的直径(视为球模型):数量级为10-10m。
(2)分子的质量:数量级为10-26kg。
2.阿伏加德罗常数
1mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA=6.02×1023mol-1。
3.分子模型
项目
分子模型
说明
固体
液体
球体模型:一个分子的体积V0=π=πd3,d=(d为分子直径)
立方体模型:一个分子的体积V0=d3,d=(d为分子棱长)
气体
气体分子模型:一个分子占据的平均空间V0=d3(d为分子的间距)
4.宏观量与微观量的相互关系
(1)微观量:分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。
(2)宏观量:物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。
(3)相互关系
①一个分子的质量:m0==。
②一个分子的体积:V0==(注:对气体,V0为分子所占空间体积)。
③物体所含的分子数:N=NA=NA或N=NA=NA。
【重难模型精讲】
考向1:液体或固体微观量的估算
【典例1】(2026·湖北省黄冈市·月考试卷)已知阿伏加德罗常数为,某气体物质的摩尔质量为,该物质的密度为,则下列叙述中正确的是()
A.该物质个分子的质量是 B.该物质个分子的大小是
C.该物质所含的分子个数是 D.该物质所含的分子个数是
【答案】D
【解析】该物质个分子的质量是,选项A错误;
该物质个分子占有的空间大小是,选项B错误;
该物质所含的分子个数是,选项C错误,D正确.
考向2:气体微观量的估算
【典例2】(2026·江苏省·同步练习)快递公司用充气的塑料袋包裹物品,一个塑料袋内气体在标准状况下体积为,已知气体在标准状态下的摩尔体积,阿伏加德罗常数,则塑料袋内气体分子数为()
A.个 B.个 C.个 D.个
【答案】B
【解析】由题意可知,包内气体的物质的量为,
包含分子数为,
联立代入数据可解得个。
故选B。
【变式训练与拓展】
【变式1】(2026·河南省·单元测试)某种液体的密度为,摩尔质量为,阿伏加德罗常数取。
求此液体中分子的个数;
若将液体分子视为球体,求此液体分子的直径保留一位有效数字。
【答案】,此液体的质量为,
分子的摩尔数为,
分子的个数为个;
设液体分子的直径为,
则由题意可知,
解得。
【变式2】(2026·湖北省·单元测试)已知阿伏伽德罗常数为,水的摩尔质量为,密度为。则下列叙述中正确的是()
A.瓶矿泉水约所含的水分子个数约为
B.水所含的分子个数是
C.个水分子的质量是
D.个水分子的体积大约是
【答案】D
【解析】A.瓶矿泉水质量;所含的水分子个数约为,故A错误;
B.水所含的分子个数,故B错误;
个水分子的质量,个水分子的体积,故C错误,D正确。
故选:。
【变式3】(2026·湖北省武汉市·其他类型)与传统汽车灯相比,氙气灯因具有亮度高、色温低、寿命长、功率低的优点而受到车主的青睐。某汽车氙气灯泡的容积为,充入氙气的密度为,氙气摩尔质量为,阿伏加德罗常数为,则该灯泡中氙气分子数约为()
A.个 B.个 C.个 D.个
【答案】A
【解析】氙气的物质的量为:,则灯泡中氙气分子的总个数为:
个,故A正确,BCD错误;
故选:。
【方法规律】
阿伏加德罗常数是联系宏观量(摩尔质量M、摩尔体积Vmol、密度ρ等)与微观量(分子直径d、分子质量m0、分子体积V0等)的“桥梁”。如图所示。
通常把固体、液体分子看成球形或立方体形;对于气体分子所占据的空间则可建立立方体模型。
考点二 布朗运动与分子热运动
【必备知识回顾】
1.分子热运动
分子做永不停息的无规则运动。
2.扩散现象
(1)扩散现象是相互接触的不同物质彼此进入对方的现象。
(2)扩散现象就是分子的运动,发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。
(3)温度越高,扩散越快。
3.布朗运动
(1)布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动。
(2)布朗运动不是分子的运动,但它反映了液体(或气体)分子的无规则运动。
(3)微粒越小,温度越高,布朗运动越明显。
【重难模型精讲】
考向1:布朗运动、扩散运动与热运动
【典例3】(多选)(2026·广西壮族自治区南宁市·月考试卷)如图,某同学取滴用水稀释的碳素墨汁,滴在载玻片上,盖上盖玻片,放在高倍显微镜下观察小炭粒的运动情况。改变悬浊液的温度。重复上述操作,观察悬浊液中小炭粒的运动情况。他追踪大小不同的个小颗粒的运动,每隔一定时间把小颗粒的位置记录在坐标纸上,然后用直线把这些位置按时间顺序依次连接起来,就得到如图所示的个小颗粒运动的位置连线。根据所学,下列描述和判断正确的是()
A.图中连线,是个小颗粒做布朗运动的轨迹
B.液体温度越高,悬浮颗粒越小,布朗运动越剧烈
C.布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的
D.小颗粒的运动是无规则的,说明液体分子的运动也是无规则的
【答案】BD
【解析】A、图中的连线是小炭粒在不同时刻的位置的连线,不是固体颗粒的运动轨迹,故A错误;
、根据布朗运动的定义有,布朗运动是由于液体分子对悬浮微粒无规则撞击引起的,而非液体各部分的温度不同而引起的,悬浮颗粒越小,温度越高,颗粒的受力越不均衡,布朗运动就越剧烈,故B正确,C错误;
D、小颗粒的运动是无规则的,这是因为液体分子对它的撞击是无规则的,故可以说明液体分子的运动也是无规则的,故D正确。
故选:。
考向2:分子速率的分布规律与气体压强的微观解释
【典例4】(2026·湖北省黄冈市·月考试卷)关于气体压强的说法,下列选项正确的是()
A.气体对容器的压强源于气体分子的热运动
B.气体对容器的压强源于气体分子受到重力作用
C.气体分子密集程度增大,气体压强一定增大
D.气体分子平均动能增大,气体压强一定增大
【答案】A
【解析】解:A、.气体压强不是由分子的重力作用而产生的,是由大量分子频繁地碰撞器壁而产生的,即气体对容器的压强源于气体分子的热运动,故正确,错误;
C、气体压强决定于气体分子的密度单位体积内的分子数和分子的平均动能两个因素,可见仅将气体分子密集程度增大或仅将气体分子平均动能增大时,气体压强不一定增大,故错误。
故选:。
【变式训练与拓展】
【变式4】(2026·江西省·单元测试)下列说法正确的是()
A.布朗运动是大量液体分子对悬浮颗粒碰撞产生的,颗粒越大,布朗运动越剧烈
B.封闭气体压强是大量气体分子对容器器壁碰撞产生的,与温度无关
C.绝对零度是宇宙温度的下限,随着科技的进步是可以达到的
D.零摄氏度的冰与水比较,它们的分子平均热运动动能是相同的
【答案】D
【解析】A.布朗运动是大量液体分子对悬浮颗粒碰撞产生的,颗粒越大,其受到分子撞击的不平衡性越小,布朗运动越不明显,A错误;
B.封闭气体压强是大量气体分子对容器器壁碰撞产生的,若气体体积不变,温度越高,气体分子热运动越剧烈,对容器壁的碰撞越频繁,那么压强就越大,B错误;
C.绝对零度是宇宙温度的下限,无法达到绝对零度,C错误;
D.零摄氏度的冰与水比较,它们的分子平均热运动动能是相同的,D正确。
故选D。
【变式5】(2026·江苏省南通市·月考试卷)“自热火锅”利用加热层中的发热包遇水反应释放热量加热食物,气体由透气孔排出,其结构可简化如图所示.则该过程中对食材层内气体分析正确的是
A.压强增大 B.分子数密度减小
C.所有气体分子的速率均增大 D.香味传播是因为气体分子的布朗运动
【答案】B
【解析】内部气体通过透气孔与外界连接,故气体压强等于外界压强,保持不变,故A错误;
气体由透气孔排出,气体分子数变少,分子数密度减小,故B正确;
气体温度升高,分子运动的平均速率变大,但并不是所有气体分子的速率均增大,故C错误;
香味传播是因为气体分子的扩散,故D错误。
故选B。
【变式6】(2026·辽宁省大连市·月考试卷)图和图是关于布朗运动和扩散现象的两幅图,下列叙述正确的是()
A.扩散现象的快慢仅和温度有关
B.扩散现象的成因是分子间存在斥力
C.图说明布朗运动是由微粒在液体中受到液体分子撞击引起的
D.布朗运动是液体分子的运动,它说明分子永不停息地做无规则运动
【答案】C
【解析】A.扩散现象的快慢不仅与温度有关,还与物质种类、浓度差等因素有关,故A错误;
B.扩散现象根本原因是分子不停地进行无规则热运动,而非分子间存在斥力,故B错误;
C.根据布朗运动产生的原因分析,可知图能说明布朗运动是由微粒在液体中受到液体分子撞击引起的,故C正确;
D.布朗运动是悬浮在液体中的微小颗粒所表现出的无规则运动,不是液体分子的运动,故D错误。
故选C。
【方法规律】
1.对布朗运动的理解
(1)研究对象:悬浮在液体或气体中的小颗粒。
(2)运动特点:无规则、永不停息。
(3)影响因素
①颗粒大小:颗粒越小,布朗运动越明显。
②温度:温度越高,布朗运动越明显。
(4)物理意义:反映了液体或气体分子做永不停息的无规则的热运动。
2.扩散现象、布朗运动与热运动的比较
项目
扩散现象
布朗运动
热运动
运动
主体
分子
固体微小颗粒
分子
区别
是分子的运动,发生在固体、液体、气体任何两种物质之间
是比分子大得多的颗粒的运动,只能在液体、气体中发生
是分子的运动,不能通过光学显微镜直接观察到
共同点
(1)都是无规则运动。
(2)都随温度的升高而更加激烈
联系
扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动
考点三 分子间的作用力和内能
【必备知识回顾】
1.分子间的作用力
分子间同时存在引力和斥力,且都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但斥力变化得较快。
2.分子动能
(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。
(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值,温度是分子热运动的平均动能的标志。
(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。
3.分子势能
(1)意义:由于分子间存在着引力和斥力,所以分子具有由它们的相对位置决定的能。
(2)分子势能的决定因素
微观上——决定于分子间距离和分子排列情况;
宏观上——决定于体积和状态。
4.物体的内能
(1)概念理解:物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,是状态量。
(2)决定因素:对于给定的物体,其内能大小由物体的温度和体积决定,即由物体内部状态决定。
(3)影响因素:物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。
(4)改变物体内能的两种方式:做功和热传递。
【重难模型精讲】
考向1:分子力、分子势能随分子间距的变化规律
【典例5】(2026·江苏省·单元测试)如图所示,甲分子固定在坐标原点,乙分子位于轴上的点,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示,为斥力,为引力,、、、为轴上四个特定的位置。现把乙分子从处由静止释放,则()
A.乙分子由到做加速运动,由到做减速运动
B.乙分子由到过程,两分子间的分子势能先减小后增加
C.在点,两分子间的分子势能最小
D.在点,乙分子的速度最大
【答案】D
【解析】A、乙分子从到,分子力表现为引力,分子力方向与速度方向相同,乙分子做加速运动,从到,分子力表现为引力,分子力方向与速度方向仍然相同,仍然做加速运动,故A错误;
B、乙分子从到的过程中,分子力先表现为引力,分子力做正功,分子势能一直减小,故B错误;
C、乙分子从到的过程中,分子力表现为引力,分子力做正功,分子势能减小,点不是势能最小的点,故C错误;
D、由选项分析知,从到,乙分子一直做加速运动,过点后,分子力表现为斥力,分子力方向与运动方向相反,乙分子做减速运动,可知点的速度最大,故D正确。
故选D。
考向2:内能的微观解释
【典例6】(2026·河南省郑州市·其他类型)关于热学中的一些基本概念,下列说法正确的是()
A.热平衡是指一个系统内部的状态不再改变时所处的状态
B.的水变成的冰时,体积增大,分子势能减小
C.在使两个分子间的距离由很远减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先减小后增大,分子势能不断增大
D.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
【答案】B
【解析】A.热平衡是指一个系统内部的温度保持不变,但压强和体积等物理量还是可以改变的,故A错误;
B.的水变成的冰时,体积增大,并且放热,内能减小,因温度不变,分子平均动能不变,则分子势能减小,故B正确;
C.在使两个分子间的距离由很远减小到很难再靠近的过程中,分子力先增大后减小再增大,分子力先表现为引力,做正功,后表现为斥力,做负功,所以分子势能先减小后增大,故C错误;
D.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能的总和,故D错误。
故选B。
【变式训练与拓展】
【变式7】(2026·江苏省无锡市·其他类型)荷叶上的露珠呈球形,其表面与空气接触的薄层叫表面层,分子间作用力和分子间距的关系如图所示则图中()
A.位置可反映表面层中水分子之间的作用力
B.位置可反映表面层中水分子之间的作用力
C.位置相邻两水分子间的分子势能最大
D.位置相邻两水分子间的分子势能最小
【答案】B
【解析】、在露珠内部分子间的距离在附近,分子力约为零,在表面层分子比较稀疏,分子间的距离大于,因此分子间的作用力表现为相互吸引,从而露珠表面绷紧,所以位置可反映表面层中水分子之间的作用力,故A错误,B正确;
、分子间距离为的位置分子力为零,分子势能最小,即位置相邻两个水分子间的分子势能最小,故CD错误。
故选B。
【变式8】(多选)(2026·湖北省武汉市·其他类型)将甲分子固定在坐标原点,将乙分子从轴正半轴上处由静止释放,取甲、乙两分子间隔无限远时,分子间的势能为零,由计算机绘制的两分子间的分子势能与两分子间距离的变化关系如图所示,图中和均为已知量。已知两个分子的质量均为,仅考虑两分子间相互作用力,下列说法正确的是()
A.甲、乙两分子间的平衡距离为
B.乙分子从到的过程中,乙分子的加速度逐渐减小
C.乙分子运动过程中的最大速度为
D.乙分子从离很远处沿轴负方向运动到的过程中,两分子间的分子势能逐渐减小
【答案】BC
【解析】乙分子在处时,两分子间的分子势能最小,分子间的距离为平衡距离,则甲、乙两分子间的平衡距离为,乙分子从到的过程中,分子间的作用力逐渐减小,乙分子的加速度逐渐减小,故B正确,A错误;
C.根据动能定理可知,乙分子在处时速度最大,根据
可知乙分子运动过程中的最大速度,故C正确;
D.乙分子从离很远处沿轴负方向运动到的过程中,分子间的作用力先做正功后做负功,两分子间的分子势能先减小后增大,故D错误。
故选BC。
【变式9】(多选)(2026·北京市市辖区·月考试卷)分子间的作用力随分子间距离的变化如图所示。若将甲分子固定在坐标原点,乙分子置于轴处,由静止释放。仅考虑两个分子间的作用力,下列说法正确的是()
A.从到,分子间的作用力先减小后增大
B.从到,分子间的作用力先做正功后做负功
C.从到,分子系统的分子势能一直减小
D.从到,乙分子的动能先减小后增大
【答案】BC
【解析】A.从到,分子之间间距减小,分子间作用力先增大后减小,故A错误;
从到,分子间的作用力先表现为引力后表现为斥力,分子力先做正功后做负功,分子动能先增大后减小,故B正确,D错误;
C.时,分子势能最小,所以从到,分子势能一直减小,故C正确。
故选:。
【方法规律】
1.分子间的作用力、分子势能与分子间距离的关系
如图所示(取无穷远处分子势能Ep=0)。
(1)当r>r0时,分子间作用力表现为引力,当r增大时,分子间作用力做负功,分子势能增加。
(2)当r<r0时,分子间作用力表现为斥力,当r减小时,分子间作用力做负功,分子势能增加。
(3)当r=r0时,分子势能最小。
2.内能和机械能的区别
项目
内能
机械能
定义
物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和
物体的动能及重力势能和弹性势能的总和
决定
因素
由物体内部分子微观运动状态决定,与物体整体运动情况无关
与物体宏观运动状态、参考系和零势能面的选取有关,和物体内部分子运动情况无关
量值
任何物体都具有内能,恒不为零
可以为零
测量
无法测量,其变化量可由做功和传热来量度
可以测量
转化
在一定条件下可相互转化
考点四 固体和液体的性质
【必备知识回顾】
1.晶体和非晶体
项目
晶体
非晶体
单晶体
多晶体
外形
规则
不规则
不规则
熔点
确定
确定
不确定
物理性质
各向异性
各向同性
各向同性
原子排列
有规则
晶粒的排列无规则
无规则
转化
晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
典型物质
石英、云母、明矾、食盐
玻璃、橡胶
2.液体
(1)表面张力
①形成原因:表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大,分子间的作用力表现为引力。
②作用:液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。
③方向:表面张力跟液面相切,且跟这部分液面的分界线垂直。
④大小:液体的温度越高,表面张力越小;液体中溶有杂质时,表面张力变小;液体的密度越大,表面张力越大。
(2)毛细现象:指浸润液体在细管中上升的现象,以及不浸润液体在细管中下降的现象。细管越细,毛细现象越明显。
3.液晶
(1)具有液体的流动性。
(2)具有晶体的光学各向异性。
(3)在某个方向上看,其分子排列比较整齐,但从另一方向看,分子的排列是杂乱无章的。
【重难模型精讲】
考向1:晶体和非晶体
【典例7】(2026·湖北省武汉市·月考试卷)下列关于晶体和非晶体的说法,正确的是()
A.所有的晶体都表现为各向异性
B.晶体一定有规则的几何形状,形状不规则的金属一定是非晶体
C.大盐粒磨成细盐,就变成了非晶体
D.所有的晶体都有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点
【答案】D
【解析】
A.单晶体内部的物质微粒是有规则地排列的,具有各向异性,而多晶体具有各向同性,故A错误;
B.单晶体一定有规则的几何形状,而形状不规则的金属也是晶体,故B错误;
C.食盐是晶体,与颗粒的大小无关,故C错误;
D.晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点,故D正确;
故选D。
考向2:液体
【典例8】(2026·广东省·单元测试)两根不同材质的细管甲、乙插入水中,管内形成的水面如图所示。下列说法正确的是()
A.若内径变小,乙管中水面会变低
B.甲管的材质更适合用来制作防水材料
C.甲管中表面层内水分子间作用力表现为斥力
D.乙管中表面层内水分子间作用力表现为斥力
【答案】A
【解析】
A、当不浸润液体与毛细管内壁接触时,引起液体附着层收缩,而表面张力也使液面收缩,从而使液面弯曲对液面起压低下降的作用,而且毛细管内径越小,压低降下的高度也越大,当液面弯曲下压的力与被压低的液柱的重力平衡时,管内液面不再下降,故A正确;
C、甲管中,表现为浸润,甲管中表面层内水分子间作用力表现为引力,故C错误;
D、乙管中,表现为不浸润,乙管中表面层内水分子间作用力表现为引力,故D错误;
B、由选项分析可知,乙管的材质更适合用来制作防水材料,故B错误。
故选A。
【变式训练与拓展】
【变式10】(2026·专项测试)我国人工培育钻石技术领先全球,培育钻石与天然钻石都由碳原子组成,其微观结构与天然钻石相同,示意图如图所示则()
A.培育钻石被敲碎后变成非晶体
B.培育钻石的物理性质与天然钻石相同
C.培育钻石中的碳原子是静止不动的
D.同质量的培育钻石与天然钻石中碳原子数目不同
【答案】B
【解析】、钻石无论天然还是培育均为晶体,晶体被敲碎后仍为晶体碎片,不会变为非晶体,故A错误;
、物理性质如硬度、密度、折射率由微观结构决定。培育钻石与天然钻石微观结构相同,因此两者的物理性质相同,故B正确;
、固体中的原子在平衡位置附近不断振动热运动,不可能静止不动,故C错误;
、培育钻石与天然钻石均由纯碳构成,摩尔质量相同,同质量下物质的量相同,碳原子数目必然相同,故D错误。
【变式11】(2026·山东省烟台市·月考试卷)关于固体和液体,下列说法正确的是()
A.晶体一定有规则的几何外形
B.金刚石、石墨、食盐和玻璃都是晶体
C.叶面上的露珠呈球形是因为重力作用的结果
D.液晶的光学性质具有各向异性
【答案】D
【解析】A、多晶体由单晶体组成,没有规则的几何外形,故A错误。
B、金刚石、石墨、食盐都是晶体,玻璃是非晶体,故B错误。
C、液体表面张力产生的原因是:液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫作表面层,表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大一些,分子间的相互作用表现为引力。露珠的形成是由于液体表面张力的作用使液体的表面积趋向最小而形成的,故C错误。
D、液晶对光具有各向异性的特点,故D正确。
故选D。
【变式12】(多选)(2026·山东省·模拟题)关于如图四幅图的说法正确的是()
A.图中,温度一定时,微粒越小,其布朗运动越明显
B.图中,若油膜未完全展开,则测得的油酸分子直径偏小
C.图中,用烧热的电烙铁接触涂有石蜡的薄玻璃片的背面,石蜡熔化区域的形状近似呈圆形,说明玻璃的导热性能具有各向同性
D.图中,戳破右侧的肥皂膜,棉线会向右弯曲
【答案】AC
【解析】A、温度一定时,微粒越小,周围液体分子撞击微粒的不平衡性越明显,微粒的布朗运动越剧烈,A正确;
B、油酸分子直径为,若油膜未完全展开,会导致面积的测量值偏小,从而计算出的分子直径偏大,B错误;
C、各向同性导热会导致热量均匀向四周扩散,从而形成圆形的熔化区域,C正确;
D、肥皂膜表面张力会使膜面积最小化,戳破右侧膜后,左侧膜因表面张力收缩,棉线会向左弯曲,D错误。
故选AC。
基础巩固练
1.(2026·湖北省黄冈市·月考试卷)在不同温度下,一定量气体的分子速率分布规律如图所示。横坐标表示分子速率,纵坐标表示某速率附近单位区间内的分子数占总分子数的百分率,图线、对应的气体温度分别为、,且。以下对图线的解读中正确的是()
A.温度时,分子的最高速率约为
B.对某个分子来说,温度为时的速率一定小于时的速率
C.温度升高,最大处对应的速率增大
D.温度升高,每个单位速率区间内分子数的占比都增大
【答案】C
【解析】
解:纵坐标表示是不同速率的分子数所占的比例,而不是速率的大小;温度时,分子速率约为的分子数所占的比例最大,分子速率可以大于、小于或等于,故A错误;
B.温度升高分子的平均动能增加,平均速率也增加,是大量分子运动的统计规律,对个别的分子没有意义,并不是每个分子的速率都增加,故B错误;
C.温度是分子的平均动能的标志,温度升高,速率大的分子所占的比例增加,最大处对应的速率增大,故C正确;
D.温度升高,速率大的区间分子数所占比增加,速率小的区间分子数所占比减小,故D错误。
故选C。
2.(2026·陕西省·期中考试)关于分子动理论,下列说法正确的是()
A.图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,应先滴油酸酒精溶液,再撒痱子粉
B.图乙为水中炭粒运动位置的连线图,连线表示炭粒做布朗运动的轨迹
C.图丙为分子力与分子间距的关系图,分子间距从增大时,分子力先变小后变大
D.图丁为大量气体分子热运动的速率分布图,曲线对应的温度较高
【答案】D
【解析】A、油膜法估测油酸分子大小实验中,应先撒痱子粉,再滴油酸酒精溶液,否则很难形成单分子油膜,故A错误;
B、图中的折线是花粉颗粒在不同时刻的位置的连线,并不是花粉颗粒的运动轨迹,也不是分子的运动轨迹,花粉颗粒在不停地做无规则运动,故B错误;
C、根据分子力与分子间距的关系图,可知分子间距从增大时,分子力表现为引力,分子力先变大后变小,故C错误;
D、由图可知,中速率大分子占据的比例较大,则说明对应的平均动能较大,故对应的温度较高,故D正确。
故选D。
3.(2024·北京市·同步练习)两个分子间的作用力的合力与分子间距离的关系如图所示,假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为,下列说法正确的是()
A.在由无限远到趋近于的过程中,先变小后变大
B.在由无限远到趋近于的过程中,先做正功后做负功
C.在由无限远到趋近于的过程中,分子势能先增大后减小再增大
D.在处分子势能为零
【答案】B
【解析】、为分子间的平衡距离,根据分子间的作用力的合力与分子间距离的关系,可知在由无限远到趋近于的过程中,先变大后变小再变大,故错误。
、在由无限远到趋近于的过程中,在阶段,分子间作用力表现为引力,做正功,分子势能由零减小,在阶段,分子力表现为斥力,做负功,分子势能逐渐增加,故正确,错误。
、在处,分子引力等于斥力,故分子力合力为零,分子势能最小,但不等于零,分子势能小于零,故错误。
故选。
4.(2025·河北省保定市·期中考试)两分子间的作用力与分子间距的关系如图所示。规定两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是()
A.当分子间距离为时,分子势能为零 B.当分子间距离为时,分子势能为零
C.当分子间距离为时,分子势能最小 D.当分子间距离为时,分子势能最小
【答案】C
【解析】当分子间距离从无穷远逐渐减小时,在时,分子间的作用力表现为引力,引力做正功,分子势能逐渐减小;当时,分子间的作用力表现为斥力,分子力做负功,分子势能逐渐增大,所以当时,分子势能最小且小于零;时,分子势能小于零,故ABD错误,C正确。
故选C。
5.下列说法正确的是()
A.晶体不能转化为非晶体
B.液晶都是人工合成的物质,在低温时液晶会凝固成结晶态
C.由于水的表面张力作用,即使雨伞上有很多细小的孔,伞也能达到遮雨的效果
D.水银对所有固体都是不浸润的
【答案】C
【解析】天然水晶是晶体,而熔化以后再凝固形成的石英玻璃是非晶体,故A错误;天然存在液晶,例如人体组织中也存在液晶结构,故B错误;雨伞上的孔较小,由于水的表面张力作用,雨水不会从细孔中流下,故C正确;一种液体是否浸润某种固体,与这两种物质的性质都有关系,水银浸润铅,故D错误。
6.(2026·安徽省淮北市·模拟题)下列说法正确的是()
A.可视为理想气体的相同质量和温度的氢气与氧气相比,平均动能一定相等,内能一定不相等
B.某理想气体的摩尔体积为,阿伏加德罗常数为,则该理想气体单个的分子体积为
C.甲、乙两个分子仅在分子力的作用下由无穷远处逐渐靠近直到不能再靠近的过程中,分子引力与分子斥力都增大,分子势能先增大后减小
D.扩散现象与布朗运动都是分子热运动
【答案】A
【解析】
解:温度是分子的平均动能的标志,所以温度相同,平均动能一定相等;但氢气分子与氧气分子相比,氢气分子的质量小,所以相同质量的氢气的分子数比氧气的分子多,而对理想气体而言,分子势能为零,所以氢气的内能一定比氧气大,故A正确;
B.某理想气体的摩尔体积为,阿伏加德罗常数为,可以求出该理想气体的每一个分子所占的空间为;由于气体分子之间的距离远大于分子的大小,所以气体的体积小于,故B错误;
C.分子之间的距离减小时,分子引力与分子斥力都增大;甲、乙两个分子在只受分子力的作用下由无穷远处逐渐靠近直到不能再靠近的过程中,开始时分子之间的作用力表现为引力,距离减小的过程中分子力做正功,分子势能减小;分子之间的距离小于平衡位置的距离时,分子力表现为斥力,距离再减小的过程中分子力做负功,分子势能增大,故C错误;
D.扩散现象是分子的运动,但布朗运动是固体小颗粒的运动,不是分子的运动,扩散现象与布朗运动都能说明分子在永不停息的运动,故D错误。
故选A。
7.(2026·陕西省西安市·月考试卷)为研究气体压强,可建立如下理想模型:内部为正方体的汽缸内,每个气体分子质量均为,其平均动能为,忽略气体分子大小。根据统计规律作简化分析,分子与器壁各面碰撞的机会均等,即有的气体分子以动能向右撞击器壁。若碰撞前、后瞬间分子速率不变,速度方向均与器壁垂直,分子数密度单位体积内分子数为。下列说法正确的是()
A.一个气体分子与容器壁发生一次碰撞所受到器壁的冲量大小为
B.一个气体分子与容器壁发生一次碰撞所受到器壁的冲量大小为
C.汽缸内气体压强大小为
D.汽缸内气体压强大小为
【答案】B
【解析】碰撞前、后瞬间气体分子速度大小不变、方向相反,根据动量定理有,又,解得一个气体分子与容器壁发生一次碰撞所受到器壁的冲量大小为,故A错误,B正确;
在时间内能达到面积为容器壁上的粒子所占据的体积为,由于粒子有均等的概率与容器各面相碰,即可能达到目标区域的粒子数为,
根据动量定理得,则得面积为的器壁受到的粒子的压力为,气体分子对器壁的压强为,所以汽缸内气体压强大小为,故CD错误。
故选B。
8.(多选)(2025·浙江省·单元测试)图为氧气分子在不同温度下的速率分布,图分别为分子间作用力、分子势能与分子间距的关系,针对这两个图像的说法中正确的是()
A.图中两种状态氧气分子的平均速率相等
B.图中在状态下,氧气分子速率大的分布范围相对较大
C.图中两条图线与横轴包围的面积相同
D.图中分子间作用力与分子间距的关系图中,阴影部分面积表示分子势能差值,与零势能点的选取有关
【答案】BC
【解析】由题图可知,中速率大的分子占据的比例较大,则说明对应的平均速率较大,故对应的温度较高,温度高则分子速率大的占多数,即高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大,故A错误,B正确;
C.图中两条图线与横轴包围的面积相同,都为,故C正确;
D.图中阴影部分面积表示分子力做功的大小,也等于分子势能差值,势能差值与零势能点的选取无关,故D错误;
故选BC。
9.(2026·江苏省·月考试卷)如图所示为一个防撞气包,包内气体在标准状况下体积为,已知气体在标准状态下的摩尔体积,阿伏伽德罗常数,求气包内结果均保留两位有效数字:
气体的分子个数;
气体在标准状况下每个分子所占的体积。
【答案】气体分子的个数个。
气体在标准状况下每个分子所占的体积。
10.(2025·江苏省泰州市·期中考试)水是人体正常生理代谢所必需的物质,一般成年人每天要喝左右的水。已知水的摩尔质量,水的密度,某同学一口气喝了的水;已知阿伏加德罗常数取。求:
该同学本次喝下的水的分子个数;
设想水分子是一个挨着一个排列的球体,忽略水分子的间隙,试估算水分子的直径。结果均保留两位有效数字
【答案】解:该同学本次喝下的水的分子个数
设水分子的直径为,则有
解得
综合提升练
1.(2020·北京·高考真题)分子力随分子间距离的变化如图所示。将两分子从相距处释放,仅考虑这两个分子间的作用力,下列说法正确的是( )
A.从到分子间引力、斥力都在减小
B.从到分子力的大小先减小后增大
C.从到分子势能先减小后增大
D.从到分子动能先增大后减小
【答案】D
【解析】A.从到分子间引力、斥力都在增加,但斥力增加得更快,故A错误;
B.由图可知,在时分子力为零,故从到分子力的大小先增大后减小再增大,故B错误;
C.分子势能在时分子势能最小,故从到分子势能一直减小,故C错误;
D.从到分子势能先减小后增大,故分子动能先增大后减小,故D正确。
故选D。
2.(2021·重庆·高考真题)图1和图2中曲线分别描述了某物理量随分子间的距离变化的规律,为平衡位置。现有如下物理量:①分子势能,②分子间引力,③分子间斥力,④分子间引力和斥力的合力,则曲线对应的物理量分别是( )
A.①③② B.②④③ C.④①③ D.①④③
【答案】D
【解析】根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为)时分子势能最小可知,曲线I为分子势能随分子之间距离r变化的图像;
根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为)时分子力为零,可知曲线Ⅱ为分子力随分子之间距离r变化的图像;
根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小较引力变化快,可知曲线Ⅲ为分子斥力随分子之间距离r变化的图像。
D正确,故选D。
3.(2023·海南·高考真题)下列关于分子力和分子势能的说法正确的是( )
A.分子间距离大于r0时,分子间表现为斥力
B.分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大
C.分子势能在r0处最小
D.分子间距离小于r0且减小时,分子势能在减小
【答案】C
【解析】分子间距离大于r0,分子间表现为引力,分子从无限远靠近到距离r0处过程中,引力做正功,分子势能减小,则在r0处分子势能最小;继续减小距离,分子间表现为斥力,分子力做负功,分子势能增大。
故选C。
4.(2025·山东·高考真题)分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示,若规定两个分子间距离r等于时分子势能为零,则( )
A.只有r大于时,为正 B.只有r小于时,为正
C.当r不等于时,为正 D.当r不等于时,为负
【答案】C
【解析】两个分子间距离r等于时分子势能为零,从处随着距离的增大,此时分子间作用力表现为引力,分子间作用力做负功,故分子势能增大;从处随着距离的减小,此时分子间作用力表现为斥力,分子间作用力也做负功,分子势能也增大;故可知当不等于时,为正。
故选C。
5.(2022·江苏·高考真题)自主学习活动中,同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论,下列说法中正确的是( )
A.体积增大时,氢气分子的密集程度保持不变
B.压强增大是因为氢气分子之间斥力增大
C.因为氢气分子很小,所以氢气在任何情况下均可看成理想气体
D.温度变化时,氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化
【答案】D
【解析】A.密闭容器中的氢气质量不变,分子个数不变,根据
可知当体积增大时,单位体积内分子个数变少,分子的密集程度变小,故A错误;
B.气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的;压强增大并不是因为分子间斥力增大,故B错误;
C.普通气体在温度不太低,压强不太大的情况下才能看作理想气体,故C错误;
D.温度是气体分子平均动能的标志,大量气体分子的速率呈现“中间多,两边少”的规律,温度变化时,大量分子的平均速率会变化,即分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化,故D正确。
故选D。
6.(2023·北京·高考真题)夜间由于气温降低,汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比,夜间轮胎内的气体( )
A.分子的平均动能更小 B.单位体积内分子的个数更少
C.所有分子的运动速率都更小 D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
【答案】A
【解析】AC.夜间气温低,分子的平均动能更小,但不是所有分子的运动速率都更小,故A正确、C错误;
BD.由于汽车轮胎内的气体压强变低,轮胎会略微被压瘪,则单位体积内分子的个数更多,分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小,BD错误。
故选A。
7.(2025·江苏·高考真题)一定质量的理想气体,体积保持不变。在甲、乙两个状态下,该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比,该气体在状态乙时( )
A.分子的数密度较大
B.分子间平均距离较小
C.分子的平均动能较大
D.单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少
【答案】C
【解析】AB.根据题意,一定质量的理想气体,甲乙两个状态下气体的体积相同,所以分子密度相同、分子的平均距离相同,故AB错误;
C.根据题图可知,乙状态下气体速率大的分子占比较多,则乙状态下气体温度较高,则平均动能大,故C正确;
D.乙状态下气体平均速度大,密度相等,则单位时间内撞击容器壁次数较多,故D错误。
故选C。
8.(2020·上海·高考真题)悬浮水中的花瓣颗粒的布朗运动说明了( )
A.分子之间有斥力 B.花瓣颗粒的无规则运动
C.分子之间有引力 D.水分子的无规则运动
【答案】D
【解析】ABCD.花瓣颗粒的无规则运动的原因是由于水分子无规则运动撞击花瓣颗粒引起的,因此说明了水分子的无规则运动,D正确,ABC错误。
故选D。
9.(多选)(2020·江苏·高考真题)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史,它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有( )
A.没有固定的熔点
B.天然具有规则的几何形状
C.沿不同方向的导热性能相同
D.分子在空间上周期性排列
【答案】AC
【解析】根据非晶体的特点可知非晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)不呈空间有规则周期性排列的固体。它没有一定规则的外形。它的物理性质在各个方向上是相同的,叫“各向同性”。它没有固定的熔点。
故选AC。
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第52讲 分子动理论、内能、固体和液体
目录
1
5
考点一 微观量的估算 5
考向1:液体或固体微观量的估算 6
考向2:气体微观量的估算 6
考点二 布朗运动与分子热运动 7
考向1:布朗运动、扩散运动与热运动 7
考向2:分子速率的分布规律与气体压强的微观解释 7
考点三 分子间的作用力和内能 9
考向1:分子力、分子势能随分子间距的变化规律 10
考向2:内能的微观解释 10
考点四 固体和液体的性质 12
考向1:晶体和非晶体 13
考向2:液体 13
15
基础巩固练 15
综合提升练 18
核心考点
1.分子动理论:
物质由大量分子组成:分子直径数量级10-10m,阿伏加德罗常数NA≈6.02×10²³/mol,是联系微观与宏观的桥梁。
分子热运动:
扩散现象:分子永不停息的无规则运动。温度越高,扩散越快。
布朗运动:悬浮颗粒的无规则运动,是液体分子撞击不平衡的宏观表现。颗粒越小、温度越高,运动越明显。布朗运动不是分子的运动。
分子间的作用力:
引力和斥力同时存在,都随距离r的变化而变化。
分子动能:分子热运动的平均动能,取决于温度。
分子势能:由分子间相对位置决定的势能,与分子间距离r有关。
2.内能:
定义:物体中所有分子热运动的分子动能和分子势能的总和。
决定因素:质量(分子数)、温度(平均动能)、体积(分子势能)和物态。
理想气体的内能:只与温度有关,与体积无关(因为忽略分子间作用力,无分子势能)。
3.固体与液体。
考情透析
1.题型与难度:主要出现在选择题或填空题中。难度基础→中档,属于识记与理解为主的章节,是容易得分的部分。
2.命题规律:
高频考查:
阿伏加德罗常数的应用(求分子直径、质量、体积等)。
布朗运动的理解(“布朗运动是什么”的辨析)。
分子力与分子势能随分子间距r的变化关系图像(F-r图和E_pr图)。
内能的决定因素(特别是理想气体的内能题)。
晶体与非晶体的区别(各向异性/同性、固定熔点)。
表面张力的方向与成因。
常规考法:
直接给出阿伏加德罗常数和宏观量,计算分子直径(球体模型或立方体模型)。
判断题设中描述的现象(如“布朗运动就是水分子的热运动”)是否正确。
比较不同状态下(固态、液态、气态)分子间距离、内能大小等。
创新考法:
与实际生活结合:如PM2.5的运动(布朗运动)、水珠形状(表面张力)、液晶显示器(液晶特性)。
与图像结合:给出分子势能或分子力的随r变化的图像,判断r=r₀的位置和势能最小值对应的状态。
与热力学定律结合:在一个热力学过程中(如等温膨胀),判断内能、分子势能是否变化。
3.考查方向:侧重对微观量与宏观量之间桥梁的理解与简单计算、对布朗运动和分子动理论本质观点的精准辨析、对分子力曲线和分子势能曲线的识图与关键点理解、内能概念的决定因素分析、晶体与非晶体的核心区别识记、表面张力现象的成因分析。
素养对接
1.模型构建与估算思维:用“球体模型”或“立方体模型”估算分子直径,将微观、不可见的分子理想化为刚性小球或小立方体。培养构建理想物理模型并基于此估算的能力。
2.统计与宏观微观联系思维:
温度是大量分子热运动的平均动能的标志,单个分子的动能无意义。
布朗运动是液体分子对悬浮颗粒撞击的统计平均效果。
阿伏加德罗常数是连接宏观量(摩尔质量M、摩尔体积V、密度ρ)与微观量(分子质量m₀、分子体积V₀)的桥梁。培养统计平均的宏观视野和微观→宏观的关联思维。
3.图像分析与推理思维:
分子力F距离r图像:能通过图像判断在某一r值下分子力的表现(引力/斥力/零)和变化趋势。
分子势能E_p距离r图像:能通过图像判断分子势能的最小值点(r=r₀),并能根据r的变化推断分子势能的变化趋势。
4.比较与分类思维:
对比分析晶体、非晶体、液晶的微观结构和宏观性质(各向异性、熔点)。
对比分析液体表面层与内部分子排列疏密的不同,推导出表面张力产生的原因。
学习目标
1.知识目标:
能说出分子动理论的三条基本内容。
能默写阿伏加德罗常数、摩尔质量、摩尔体积、分子质量、分子体积间的换算关系。
能画出分子力F和分子势能Ep随分子间距离r变化的关系曲线,并标出关键点r₀。
能说出内能的定义、决定因素以及理想气体内能与哪些因素有关。
能区分晶体、非晶体、液晶在宏观性质上的核心差异。
能复述液体表面张力的成因、方向及典型实例。
2.能力目标:
估算能力:能利用阿伏加德罗常数进行分子大小、分子质量、分子数密度的简单估算。
概念辨析能力:能准确辨析“布朗运动”与“分子热运动”的区别。
图像分析能力:能根据F-r或E_pr图像,判断分子力或势能随r的变化及分子间距所处的状态。
日常现象解释能力:能运用水表面张力、浸润不浸润、液晶特性等知识解释日常生活中的相关现象(如雨后荷叶上的水珠、脱脂棉易吸水等)。
备考建议
1.牢记“阿伏加德罗常数NA”的微观宏观换算核心公式,这是热学计算题的根基。
注意点:
固体和液体用球体模型时,分子直径d=³√(6V₀/π);用立方体模型时,分子间距d₀=³√V₀。
气体:分子间距远大于分子大小,用上述公式求出的V₀是每个分子平均占有的空间体积(相当于一个立方体盒子),不是分子本身的体积。
2.必须掌握“分子力与分子势能”随距离变化的联立关系,这是图像题的核心。
3.重点辨析“布朗运动”相关概念,这是选择题中常见易错陷阱:
布朗运动是谁的运动?→是悬浮颗粒(如花粉颗粒、碳粒)的无规则运动,不是液体分子。
布朗运动说明什么?→间接反映了液体分子在做永不停息的无规则运动(因为撞击它的正是液体分子)。
颗粒大小影响:颗粒越小,运动越明显(因为液体分子撞击更容易使其受力不均)。
温度影响:温度越高,运动越剧烈。
结论:“布朗运动就是分子的热运动”这句话是错误的。正确的说法是“布朗运动间接反映了液体分子的热运动”。
4.清晰记忆“固体与液体”的核心概念对比,防止混淆:
晶体vs非晶体:核心区别是有无固定的熔点。有固定熔点的是晶体,没有的是非晶体。
单晶体vs多晶体:单晶体是各向异性(如云母片导热性能各向不同);多晶体是各向同性(如金属),但两者都有固定熔点。
表面张力方向:垂直于液面分界线,与液面相切。
浸润vs不浸润:取决于附着层分子受力。附着层分子受固体分子吸引力大于液体内部时,液体会沿固体表面扩散(浸润);反之则缩成球状(不浸润)。
5.强化易错点专项训练:
易错点一:混淆“布朗运动”与“扩散现象”。两者都能说明分子运动,但布朗运动是颗粒运动,扩散是分子直接运动(扩散是指不同物质互相接触时,分子彼此进入对方的现象,是分子运动的最直接证据)。
易错点二:认为“温度高的物体内能一定大”。内能=分子动能(与温度有关)+分子势能(与体积和物态有关)。即使温度高,但若物态、分子数、体积不同,内能不一定大(例如0℃的冰融化成0℃的水,吸收热量,内能增大,但温度不变)。
易错点三:认为“分子间引力和斥力是不同时存在的,或二者平衡是引力消失”。分子间引力和斥力始终同时存在,只是大小随距离变化而表现出某种力为主。r=r₀时,二者大小相等,合力为0,并非斥力或引力消失。
易错点四:混淆气体分子间距与固体/液体分子大小。气体分子间的平均距离很大,是分子大小的几十倍。所以在计算气体分子间距时,用d=³√V₀(其中V₀=Vm/NA),这里V₀是分子平均占有的空间体积,不是分子本身体积。计算出的d是分子间平均距离,不是分子直径。
考点一 微观量的估算
【必备知识回顾】
1.分子的大小
(1)分子的直径(视为球模型):数量级为10-10m。
(2)分子的质量:数量级为10-26kg。
2.阿伏加德罗常数
1mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA=6.02×1023mol-1。
3.分子模型
项目
分子模型
说明
固体
液体
球体模型:一个分子的体积V0=π=πd3,d=(d为分子直径)
立方体模型:一个分子的体积V0=d3,d=(d为分子棱长)
气体
气体分子模型:一个分子占据的平均空间V0=d3(d为分子的间距)
4.宏观量与微观量的相互关系
(1)微观量:分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。
(2)宏观量:物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。
(3)相互关系
①一个分子的质量:m0==。
②一个分子的体积:V0==(注:对气体,V0为分子所占空间体积)。
③物体所含的分子数:N=NA=NA或N=NA=NA。
【重难模型精讲】
考向1:液体或固体微观量的估算
【典例1】(2026·湖北省黄冈市·月考试卷)已知阿伏加德罗常数为,某气体物质的摩尔质量为,该物质的密度为,则下列叙述中正确的是()
A.该物质个分子的质量是 B.该物质个分子的大小是
C.该物质所含的分子个数是 D.该物质所含的分子个数是
考向2:气体微观量的估算
【典例2】(2026·江苏省·同步练习)快递公司用充气的塑料袋包裹物品,一个塑料袋内气体在标准状况下体积为,已知气体在标准状态下的摩尔体积,阿伏加德罗常数,则塑料袋内气体分子数为()
A.个 B.个 C.个 D.个
【变式训练与拓展】
【变式1】(2026·河南省·单元测试)某种液体的密度为,摩尔质量为,阿伏加德罗常数取。
求此液体中分子的个数;
若将液体分子视为球体,求此液体分子的直径保留一位有效数字。
【变式2】(2026·湖北省·单元测试)已知阿伏伽德罗常数为,水的摩尔质量为,密度为。则下列叙述中正确的是()
A.瓶矿泉水约所含的水分子个数约为
B.水所含的分子个数是
C.个水分子的质量是
D.个水分子的体积大约是
【变式3】(2026·湖北省武汉市·其他类型)与传统汽车灯相比,氙气灯因具有亮度高、色温低、寿命长、功率低的优点而受到车主的青睐。某汽车氙气灯泡的容积为,充入氙气的密度为,氙气摩尔质量为,阿伏加德罗常数为,则该灯泡中氙气分子数约为()
A.个 B.个 C.个 D.个
【方法规律】
阿伏加德罗常数是联系宏观量(摩尔质量M、摩尔体积Vmol、密度ρ等)与微观量(分子直径d、分子质量m0、分子体积V0等)的“桥梁”。如图所示。
通常把固体、液体分子看成球形或立方体形;对于气体分子所占据的空间则可建立立方体模型。
考点二 布朗运动与分子热运动
【必备知识回顾】
1.分子热运动
分子做永不停息的无规则运动。
2.扩散现象
(1)扩散现象是相互接触的不同物质彼此进入对方的现象。
(2)扩散现象就是分子的运动,发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。
(3)温度越高,扩散越快。
3.布朗运动
(1)布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动。
(2)布朗运动不是分子的运动,但它反映了液体(或气体)分子的无规则运动。
(3)微粒越小,温度越高,布朗运动越明显。
【重难模型精讲】
考向1:布朗运动、扩散运动与热运动
【典例3】(多选)(2026·广西壮族自治区南宁市·月考试卷)如图,某同学取滴用水稀释的碳素墨汁,滴在载玻片上,盖上盖玻片,放在高倍显微镜下观察小炭粒的运动情况。改变悬浊液的温度。重复上述操作,观察悬浊液中小炭粒的运动情况。他追踪大小不同的个小颗粒的运动,每隔一定时间把小颗粒的位置记录在坐标纸上,然后用直线把这些位置按时间顺序依次连接起来,就得到如图所示的个小颗粒运动的位置连线。根据所学,下列描述和判断正确的是()
A.图中连线,是个小颗粒做布朗运动的轨迹
B.液体温度越高,悬浮颗粒越小,布朗运动越剧烈
C.布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的
D.小颗粒的运动是无规则的,说明液体分子的运动也是无规则的
考向2:分子速率的分布规律与气体压强的微观解释
【典例4】(2026·湖北省黄冈市·月考试卷)关于气体压强的说法,下列选项正确的是()
A.气体对容器的压强源于气体分子的热运动
B.气体对容器的压强源于气体分子受到重力作用
C.气体分子密集程度增大,气体压强一定增大
D.气体分子平均动能增大,气体压强一定增大
【变式训练与拓展】
【变式4】(2026·江西省·单元测试)下列说法正确的是()
A.布朗运动是大量液体分子对悬浮颗粒碰撞产生的,颗粒越大,布朗运动越剧烈
B.封闭气体压强是大量气体分子对容器器壁碰撞产生的,与温度无关
C.绝对零度是宇宙温度的下限,随着科技的进步是可以达到的
D.零摄氏度的冰与水比较,它们的分子平均热运动动能是相同的
【变式5】(2026·江苏省南通市·月考试卷)“自热火锅”利用加热层中的发热包遇水反应释放热量加热食物,气体由透气孔排出,其结构可简化如图所示.则该过程中对食材层内气体分析正确的是
A.压强增大 B.分子数密度减小
C.所有气体分子的速率均增大 D.香味传播是因为气体分子的布朗运动
【变式6】(2026·辽宁省大连市·月考试卷)图和图是关于布朗运动和扩散现象的两幅图,下列叙述正确的是()
A.扩散现象的快慢仅和温度有关
B.扩散现象的成因是分子间存在斥力
C.图说明布朗运动是由微粒在液体中受到液体分子撞击引起的
D.布朗运动是液体分子的运动,它说明分子永不停息地做无规则运动
【方法规律】
1.对布朗运动的理解
(1)研究对象:悬浮在液体或气体中的小颗粒。
(2)运动特点:无规则、永不停息。
(3)影响因素
①颗粒大小:颗粒越小,布朗运动越明显。
②温度:温度越高,布朗运动越明显。
(4)物理意义:反映了液体或气体分子做永不停息的无规则的热运动。
2.扩散现象、布朗运动与热运动的比较
项目
扩散现象
布朗运动
热运动
运动
主体
分子
固体微小颗粒
分子
区别
是分子的运动,发生在固体、液体、气体任何两种物质之间
是比分子大得多的颗粒的运动,只能在液体、气体中发生
是分子的运动,不能通过光学显微镜直接观察到
共同点
(1)都是无规则运动。
(2)都随温度的升高而更加激烈
联系
扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动
考点三 分子间的作用力和内能
【必备知识回顾】
1.分子间的作用力
分子间同时存在引力和斥力,且都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但斥力变化得较快。
2.分子动能
(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。
(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值,温度是分子热运动的平均动能的标志。
(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。
3.分子势能
(1)意义:由于分子间存在着引力和斥力,所以分子具有由它们的相对位置决定的能。
(2)分子势能的决定因素
微观上——决定于分子间距离和分子排列情况;
宏观上——决定于体积和状态。
4.物体的内能
(1)概念理解:物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,是状态量。
(2)决定因素:对于给定的物体,其内能大小由物体的温度和体积决定,即由物体内部状态决定。
(3)影响因素:物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。
(4)改变物体内能的两种方式:做功和热传递。
【重难模型精讲】
考向1:分子力、分子势能随分子间距的变化规律
【典例5】(2026·江苏省·单元测试)如图所示,甲分子固定在坐标原点,乙分子位于轴上的点,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示,为斥力,为引力,、、、为轴上四个特定的位置。现把乙分子从处由静止释放,则()
A.乙分子由到做加速运动,由到做减速运动
B.乙分子由到过程,两分子间的分子势能先减小后增加
C.在点,两分子间的分子势能最小
D.在点,乙分子的速度最大
考向2:内能的微观解释
【典例6】(2026·河南省郑州市·其他类型)关于热学中的一些基本概念,下列说法正确的是()
A.热平衡是指一个系统内部的状态不再改变时所处的状态
B.的水变成的冰时,体积增大,分子势能减小
C.在使两个分子间的距离由很远减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先减小后增大,分子势能不断增大
D.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
【变式训练与拓展】
【变式7】(2026·江苏省无锡市·其他类型)荷叶上的露珠呈球形,其表面与空气接触的薄层叫表面层,分子间作用力和分子间距的关系如图所示则图中()
A.位置可反映表面层中水分子之间的作用力
B.位置可反映表面层中水分子之间的作用力
C.位置相邻两水分子间的分子势能最大
D.位置相邻两水分子间的分子势能最小
【变式8】(多选)(2026·湖北省武汉市·其他类型)将甲分子固定在坐标原点,将乙分子从轴正半轴上处由静止释放,取甲、乙两分子间隔无限远时,分子间的势能为零,由计算机绘制的两分子间的分子势能与两分子间距离的变化关系如图所示,图中和均为已知量。已知两个分子的质量均为,仅考虑两分子间相互作用力,下列说法正确的是()
A.甲、乙两分子间的平衡距离为
B.乙分子从到的过程中,乙分子的加速度逐渐减小
C.乙分子运动过程中的最大速度为
D.乙分子从离很远处沿轴负方向运动到的过程中,两分子间的分子势能逐渐减小
【变式9】(多选)(2026·北京市市辖区·月考试卷)分子间的作用力随分子间距离的变化如图所示。若将甲分子固定在坐标原点,乙分子置于轴处,由静止释放。仅考虑两个分子间的作用力,下列说法正确的是()
A.从到,分子间的作用力先减小后增大
B.从到,分子间的作用力先做正功后做负功
C.从到,分子系统的分子势能一直减小
D.从到,乙分子的动能先减小后增大
【方法规律】
1.分子间的作用力、分子势能与分子间距离的关系
如图所示(取无穷远处分子势能Ep=0)。
(1)当r>r0时,分子间作用力表现为引力,当r增大时,分子间作用力做负功,分子势能增加。
(2)当r<r0时,分子间作用力表现为斥力,当r减小时,分子间作用力做负功,分子势能增加。
(3)当r=r0时,分子势能最小。
2.内能和机械能的区别
项目
内能
机械能
定义
物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和
物体的动能及重力势能和弹性势能的总和
决定
因素
由物体内部分子微观运动状态决定,与物体整体运动情况无关
与物体宏观运动状态、参考系和零势能面的选取有关,和物体内部分子运动情况无关
量值
任何物体都具有内能,恒不为零
可以为零
测量
无法测量,其变化量可由做功和传热来量度
可以测量
转化
在一定条件下可相互转化
考点四 固体和液体的性质
【必备知识回顾】
1.晶体和非晶体
项目
晶体
非晶体
单晶体
多晶体
外形
规则
不规则
不规则
熔点
确定
确定
不确定
物理性质
各向异性
各向同性
各向同性
原子排列
有规则
晶粒的排列无规则
无规则
转化
晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
典型物质
石英、云母、明矾、食盐
玻璃、橡胶
2.液体
(1)表面张力
①形成原因:表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大,分子间的作用力表现为引力。
②作用:液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。
③方向:表面张力跟液面相切,且跟这部分液面的分界线垂直。
④大小:液体的温度越高,表面张力越小;液体中溶有杂质时,表面张力变小;液体的密度越大,表面张力越大。
(2)毛细现象:指浸润液体在细管中上升的现象,以及不浸润液体在细管中下降的现象。细管越细,毛细现象越明显。
3.液晶
(1)具有液体的流动性。
(2)具有晶体的光学各向异性。
(3)在某个方向上看,其分子排列比较整齐,但从另一方向看,分子的排列是杂乱无章的。
【重难模型精讲】
考向1:晶体和非晶体
【典例7】(2026·湖北省武汉市·月考试卷)下列关于晶体和非晶体的说法,正确的是()
A.所有的晶体都表现为各向异性
B.晶体一定有规则的几何形状,形状不规则的金属一定是非晶体
C.大盐粒磨成细盐,就变成了非晶体
D.所有的晶体都有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点
考向2:液体
【典例8】(2026·广东省·单元测试)两根不同材质的细管甲、乙插入水中,管内形成的水面如图所示。下列说法正确的是()
A.若内径变小,乙管中水面会变低
B.甲管的材质更适合用来制作防水材料
C.甲管中表面层内水分子间作用力表现为斥力
D.乙管中表面层内水分子间作用力表现为斥力
【变式训练与拓展】
【变式10】(2026·专项测试)我国人工培育钻石技术领先全球,培育钻石与天然钻石都由碳原子组成,其微观结构与天然钻石相同,示意图如图所示则()
A.培育钻石被敲碎后变成非晶体
B.培育钻石的物理性质与天然钻石相同
C.培育钻石中的碳原子是静止不动的
D.同质量的培育钻石与天然钻石中碳原子数目不同
【变式11】(2026·山东省烟台市·月考试卷)关于固体和液体,下列说法正确的是()
A.晶体一定有规则的几何外形
B.金刚石、石墨、食盐和玻璃都是晶体
C.叶面上的露珠呈球形是因为重力作用的结果
D.液晶的光学性质具有各向异性
【变式12】(多选)(2026·山东省·模拟题)关于如图四幅图的说法正确的是()
A.图中,温度一定时,微粒越小,其布朗运动越明显
B.图中,若油膜未完全展开,则测得的油酸分子直径偏小
C.图中,用烧热的电烙铁接触涂有石蜡的薄玻璃片的背面,石蜡熔化区域的形状近似呈圆形,说明玻璃的导热性能具有各向同性
D.图中,戳破右侧的肥皂膜,棉线会向右弯曲
基础巩固练
1.(2026·湖北省黄冈市·月考试卷)在不同温度下,一定量气体的分子速率分布规律如图所示。横坐标表示分子速率,纵坐标表示某速率附近单位区间内的分子数占总分子数的百分率,图线、对应的气体温度分别为、,且。以下对图线的解读中正确的是()
A.温度时,分子的最高速率约为
B.对某个分子来说,温度为时的速率一定小于时的速率
C.温度升高,最大处对应的速率增大
D.温度升高,每个单位速率区间内分子数的占比都增大
2.(2026·陕西省·期中考试)关于分子动理论,下列说法正确的是()
A.图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,应先滴油酸酒精溶液,再撒痱子粉
B.图乙为水中炭粒运动位置的连线图,连线表示炭粒做布朗运动的轨迹
C.图丙为分子力与分子间距的关系图,分子间距从增大时,分子力先变小后变大
D.图丁为大量气体分子热运动的速率分布图,曲线对应的温度较高
3.(2024·北京市·同步练习)两个分子间的作用力的合力与分子间距离的关系如图所示,假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为,下列说法正确的是()
A.在由无限远到趋近于的过程中,先变小后变大
B.在由无限远到趋近于的过程中,先做正功后做负功
C.在由无限远到趋近于的过程中,分子势能先增大后减小再增大
D.在处分子势能为零
4.(2025·河北省保定市·期中考试)两分子间的作用力与分子间距的关系如图所示。规定两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是()
A.当分子间距离为时,分子势能为零 B.当分子间距离为时,分子势能为零
C.当分子间距离为时,分子势能最小 D.当分子间距离为时,分子势能最小
5.下列说法正确的是()
A.晶体不能转化为非晶体
B.液晶都是人工合成的物质,在低温时液晶会凝固成结晶态
C.由于水的表面张力作用,即使雨伞上有很多细小的孔,伞也能达到遮雨的效果
D.水银对所有固体都是不浸润的
6.(2026·安徽省淮北市·模拟题)下列说法正确的是()
A.可视为理想气体的相同质量和温度的氢气与氧气相比,平均动能一定相等,内能一定不相等
B.某理想气体的摩尔体积为,阿伏加德罗常数为,则该理想气体单个的分子体积为
C.甲、乙两个分子仅在分子力的作用下由无穷远处逐渐靠近直到不能再靠近的过程中,分子引力与分子斥力都增大,分子势能先增大后减小
D.扩散现象与布朗运动都是分子热运动
7.(2026·陕西省西安市·月考试卷)为研究气体压强,可建立如下理想模型:内部为正方体的汽缸内,每个气体分子质量均为,其平均动能为,忽略气体分子大小。根据统计规律作简化分析,分子与器壁各面碰撞的机会均等,即有的气体分子以动能向右撞击器壁。若碰撞前、后瞬间分子速率不变,速度方向均与器壁垂直,分子数密度单位体积内分子数为。下列说法正确的是()
A.一个气体分子与容器壁发生一次碰撞所受到器壁的冲量大小为
B.一个气体分子与容器壁发生一次碰撞所受到器壁的冲量大小为
C.汽缸内气体压强大小为
D.汽缸内气体压强大小为
8.(多选)(2025·浙江省·单元测试)图为氧气分子在不同温度下的速率分布,图分别为分子间作用力、分子势能与分子间距的关系,针对这两个图像的说法中正确的是()
A.图中两种状态氧气分子的平均速率相等
B.图中在状态下,氧气分子速率大的分布范围相对较大
C.图中两条图线与横轴包围的面积相同
D.图中分子间作用力与分子间距的关系图中,阴影部分面积表示分子势能差值,与零势能点的选取有关
9.(2026·江苏省·月考试卷)如图所示为一个防撞气包,包内气体在标准状况下体积为,已知气体在标准状态下的摩尔体积,阿伏伽德罗常数,求气包内结果均保留两位有效数字:
气体的分子个数;
气体在标准状况下每个分子所占的体积。
10.(2025·江苏省泰州市·期中考试)水是人体正常生理代谢所必需的物质,一般成年人每天要喝左右的水。已知水的摩尔质量,水的密度,某同学一口气喝了的水;已知阿伏加德罗常数取。求:
该同学本次喝下的水的分子个数;
设想水分子是一个挨着一个排列的球体,忽略水分子的间隙,试估算水分子的直径。结果均保留两位有效数字
综合提升练
1.(2020·北京·高考真题)分子力随分子间距离的变化如图所示。将两分子从相距处释放,仅考虑这两个分子间的作用力,下列说法正确的是( )
A.从到分子间引力、斥力都在减小
B.从到分子力的大小先减小后增大
C.从到分子势能先减小后增大
D.从到分子动能先增大后减小
2.(2021·重庆·高考真题)图1和图2中曲线分别描述了某物理量随分子间的距离变化的规律,为平衡位置。现有如下物理量:①分子势能,②分子间引力,③分子间斥力,④分子间引力和斥力的合力,则曲线对应的物理量分别是( )
A.①③② B.②④③ C.④①③ D.①④③
3.(2023·海南·高考真题)下列关于分子力和分子势能的说法正确的是( )
A.分子间距离大于r0时,分子间表现为斥力
B.分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大
C.分子势能在r0处最小
D.分子间距离小于r0且减小时,分子势能在减小
4.(2025·山东·高考真题)分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示,若规定两个分子间距离r等于时分子势能为零,则( )
A.只有r大于时,为正 B.只有r小于时,为正
C.当r不等于时,为正 D.当r不等于时,为负
5.(2022·江苏·高考真题)自主学习活动中,同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论,下列说法中正确的是( )
A.体积增大时,氢气分子的密集程度保持不变
B.压强增大是因为氢气分子之间斥力增大
C.因为氢气分子很小,所以氢气在任何情况下均可看成理想气体
D.温度变化时,氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化
6.(2023·北京·高考真题)夜间由于气温降低,汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比,夜间轮胎内的气体( )
A.分子的平均动能更小 B.单位体积内分子的个数更少
C.所有分子的运动速率都更小 D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
7.(2025·江苏·高考真题)一定质量的理想气体,体积保持不变。在甲、乙两个状态下,该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比,该气体在状态乙时( )
A.分子的数密度较大
B.分子间平均距离较小
C.分子的平均动能较大
D.单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少
8.(2020·上海·高考真题)悬浮水中的花瓣颗粒的布朗运动说明了( )
A.分子之间有斥力 B.花瓣颗粒的无规则运动
C.分子之间有引力 D.水分子的无规则运动
9.(多选)(2020·江苏·高考真题)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史,它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有( )
A.没有固定的熔点
B.天然具有规则的几何形状
C.沿不同方向的导热性能相同
D.分子在空间上周期性排列
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